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  • MATLAB在飛行器制導控制繫統研制中的應用
    該商品所屬分類:研究生 -> 研究生
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    440-638
    【優惠價】
    275-399
    【作者】 常曉飛 
    【所屬類別】 圖書  教材  研究生/本科/專科教材  工學 
    【出版社】電子工業出版社 
    【ISBN】9787121384868
    【折扣說明】一次購物滿999元台幣免運費+贈品
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    內容介紹



    開本:16開
    紙張:膠版紙
    包裝:平裝-膠訂

    是否套裝:否
    國際標準書號ISBN:9787121384868
    作者:常曉飛

    出版社:電子工業出版社
    出版時間:2020年03月 

        
        
    "
    內容簡介

    制導控制繫統作為飛行器和精確制導武器的核心組成部分,其性能優劣直接影響到飛行器的性能和武器繫統的戰技指標。由於飛行器是一個具有非線性、時變、耦合和不確定性的被控對像,導致其制導控制繫統設計過程較為復雜,需要經過繫統建模、設計、分析、數學仿真、繫統部件測試、半實物仿真、飛行試驗等諸多環節,其設計過程難度大、周期長、花費多、效率低。 Matlab作為當今世界科學研究和工程領域中廣泛使用的控制繫統設計工具,為設計者提供了繫統設計/繫統測試/繫統仿真/數據分析一體化的先進的繫統開發與設計環境。在飛行器制導控制繫統設計過程中,Matlab有非常廣泛的應用,在方案論證、控制回路設計和制導回路詳細設計,仿真驗證試驗等不同的研制階段中發揮了重要的作用。設計人員基於Matlab仿真評估,能夠做到邊設計、邊分析、邊試驗,大大提高了工程設計與型號研制的效率和質量。 本書結合飛行器制導控制繫統的研制過程,詳細介紹了Matlab在控制繫統設計、非線性模型仿真驗證、制導繫統設計分析、半實物仿真驗證和試驗數據統計分析等方面的應用。

    作者簡介

    常曉飛,男,博士,副教授。2010年6月以前在西北工業大學獲得博士學位,2010年6月-至今,任職於西北工業大學航天學院。

    目錄
    第1章 緒論 1
    1.1 精確制導武器制導控制繫統概述 2
    1.1.1 精確制導武器制導控制繫統的概念及組成 2
    1.1.2 精確制導武器的制導控制繫統的研制過程 3
    1.2 MATLAB軟件在制導控制繫統研制中的應用 7
    1.2.1 MATLAB的發展歷程 8
    1.2.2 基於MATLAB開展制導控制繫統設計的優點 9
    1.2.3 MATLAB的組成及其在制導控制繫統研制中的應用 10
    1.3 本書的結構及內容 17
    第2章 MATLAB程序語言設計基礎 19
    2.1 MATLAB 軟件界面簡介 19
    2.1.1 MATLAB軟件界面 19
    2.1.2 MATLAB軟件設置 20
    2.2 MATLAB語言中的變量及命令行窗口的基本操作 22

    第1章 緒論 1
    1.1 精確制導武器制導控制繫統概述 2
    1.1.1 精確制導武器制導控制繫統的概念及組成 2
    1.1.2 精確制導武器的制導控制繫統的研制過程 3
    1.2 MATLAB軟件在制導控制繫統研制中的應用 7
    1.2.1 MATLAB的發展歷程 8
    1.2.2 基於MATLAB開展制導控制繫統設計的優點 9
    1.2.3 MATLAB的組成及其在制導控制繫統研制中的應用 10
    1.3 本書的結構及內容 17
    第2章 MATLAB程序語言設計基礎 19
    2.1 MATLAB 軟件界面簡介 19
    2.1.1 MATLAB軟件界面 19
    2.1.2 MATLAB軟件設置 20
    2.2 MATLAB語言中的變量及命令行窗口的基本操作 22
    2.2.1 MATLAB語言中的變量及數據結構 22
    2.2.2 MATLAB語言中命令行窗口的操作 24
    2.3 MATLAB語言中數據的運算方法 26
    2.3.1 Matlab語言中數據的創建 26
    2.3.2 Matlab語言中數據的標識與尋訪 30
    2.3.3 Matlab語言中數據的運算處理 31
    2.4 MATLAB 函數的編寫與調試 35
    2.4.1 M文件的分類素 35
    2.4.2 M函數的類別 37
    2.4.3 M語言中的控制流 38
    2.4.4 M函數的參數傳遞 42
    2.4.5 M文件編輯器簡介 42
    2.4.6 M語言的編程技巧、調試方法與耗時測試 43
    2.5 MATLAB的數據曲線繪制 46
    2.5.1 二維曲線及修飾方法 46
    2.5.2 三維繪圖及修飾方法 49
    2.5.3 特殊曲線的繪制方法 53
    2.6 本章要點小結 54
    第3章 MATLAB與科學計算 55
    3.1 利用MATLAB求解線性代數問題 55
    3.1.1 矩陣的基本分析方法 55
    3.1.2 代數方程的求解 59
    3.2 利用MATLAB求解微積分問題 63
    3.2.1 MATLAB中微積分問題的解析解求解方法 63
    3.2.2 MATLAB中微積分問題的數值解求解方法 66
    3.2.3 常微分方程的數值求解方法 68
    3.3 利用MATLAB求解優化問題 71
    3.3.1 非線性方程組的求解 72
    3.3.2 無約束情況下優化問題的求解 73
    3.3.3 約束情況下優化問題的求解 74
    3.3.4 優化問題求解函數的設置 76
    3.4 利用MATLAB進行插值、擬合和統計 77
    3.4.1 數據的插值處理 77
    3.4.2 曲線數據的擬合 79
    3.4.3 隨機數據的生成和統計 81
    3.5 本章要點小結 84
    第4章 基於飛行器線性模型的控制繫統設計 85
    4.1 飛行器數學模型的建立 85
    4.1.1 典型飛行器剛體動力學模型 86
    4.1.2 飛行器的小擾動線性化模型 92
    4.1.3 飛行器動力學繫統的傳遞函數 94
    4.2 飛行器控制繫統的典型繫統結構 96
    4.2.1 飛行器控制繫統的任務需求 96
    4.2.2 典型過載控制繫統結構組成 97
    4.2.3 典型姿態控制繫統結構組成 100
    4.3 線性繫統模型在MATLAB環境中的描述方法 101
    4.3.1 線性連續繫統模型在MATLAB中的描述方法 101
    4.3.2 線性離散時間模型在MATLAB中的描述方法 105
    4.3.3 線性繫統模型之間的相互轉換 107
    4.3.4 線性繫統模型的連接處理 110
    4.4 利用MATLAB開展線性控制繫統的特性分析 113
    4.4.1 基於MATLAB的線性控制繫統的穩定性分析 114
    4.4.2 基於MATLAB的線性控制繫統的狀態可控性和可觀性分析 119
    4.4.3 基於MATLAB的線性繫統規範分解 121
    4.5 利用MATLAB開展線性控制繫統的時域分析 122
    4.5.1 線性控制繫統的時域分析方法 122
    4.5.2 MATLAB在線性控制繫統的時域分析中的應用 125
    4.6 利用MATLAB開展線性控制繫統的根軌跡分析 130
    4.6.1 線性控制繫統的根軌跡分析方法 130
    4.6.2 MATLAB在線性控制繫統的根軌跡繪制函數 132
    4.7 利用MATLAB開展線性控制繫統的頻域分析 134
    4.7.1 線性控制繫統的頻域分析概念及基本方法 134
    4.7.2 MATLAB在線性控制繫統的頻域分析中的應用 138
    4.8 MATLAB中線性定常繫統分析工具linearSystemAnalyzer 141
    4.8.1 線性定常繫統分析工具箱linearSystemAnalyzer簡介 142
    4.8.2 線性定常繫統分析工具箱linearSystemAnalyzer的使用 144
    4.9 MATLAB中SISO控制繫統輔助設計工具controlSystemDesigner 148
    4.9.1 SISO控制繫統輔助設計工具controlSystemDesigner簡介 149
    4.10 某型飛行器控制性能分析 153
    4.11 本章要點小結 156
    第5章 基於飛行器非線性模型的控制繫統仿真驗證 158
    5.1 典型飛行器的動力學運動學非線性模型 159
    5.1.1 近程飛行器六自由度模型 160
    5.1.2 滾轉導彈六自由度模型 162
    5.1.3 遠程火箭六自由度模型 165
    5.1.4 遠程火箭的繞質心轉動的運動學方程組 168
    5.2 Simulink建模環境的基本使用方法 170
    5.2.1 Simulink建模環境的基本操作 170
    5.2.2 Simulink建模環境中模塊 175
    5.2.3 Simulink建模環境中信號 178
    5.2.4 Simulink建模環境中的子繫統設置 180
    5.2.5 Simulink建模環境中的仿真參數設置 181
    5.2.6 Simulink建模環境中的部分概念說明 187
    5.3 Simulink建模環境的常用模塊 190
    5.3.1 信號源模塊庫(Sources) 190
    5.3.2 信號輸出模塊庫(Sinks) 197
    5.3.3 連續繫統模塊庫(Continuous) 202
    5.3.4 不連續繫統模塊庫(Discontinuities) 208
    5.3.5 離散繫統模塊庫(Discrete) 211
    5.3.6 邏輯與位操作模塊庫(Logic and Bit Operations) 212
    5.3.7 查表運算模塊庫(Lookup Tables) 214
    5.3.8 數學運算模塊庫(Math Operations) 217
    5.3.9 端口及子繫統模塊庫(Ports & Subsystems) 221
    5.3.10 信號屬性模塊庫(Signal Attributes) 222
    5.3.11 信號路由選擇模塊庫(Signal Routing) 224
    5.3.12 用戶自定義函數模塊庫(User-Defined Functions) 227
    5.4 Simulink建模環境的晉級使用技巧 229
    5.4.1 Simulink建模環境中查找與瀏覽功能 229
    5.4.2 Simulink建模環境中條件執行技術 231
    5.4.3 Simulink建模環境中流控制技術 234
    5.4.4 Simulink建模環境中子模塊的封裝技術 241
    5.5 基於Simulink的飛行器非線性模型的建立 247
    5.5.2 Simulink環境下飛行器模型的搭建步驟 248
    5.5.3 Simulink環境下六自由度仿真模型 249
    5.6 本章要點小結 254
    第6章 先進飛控算法在MATLAB/Simulink中的實現 256
    6.1 Simulink環境中高級使用方法 256
    6.1.1 Simulink模型的M語言調用方法 257
    6.1.2 Simulink模型中的回調函數設置 262
    6.1.3 Simulink中S函數的使用方法 266
    6.1.4 Simulink模型的線性化處理及分析工具 275
    6.2 MATLAB中航空航天工具箱和模塊庫的使用 276
    6.2.1 MATLAB中航空航天工具箱Aerospace Toolbox簡介 276
    6.2.2 MATLAB中航空航天模塊庫Aerospace Blockset簡介 281
    6.2.3 MATLAB中航空航天工具箱和模塊庫的相關例程 288
    6.3 神經網絡在Matlab/Simulink中使用方法 291
    6.3.1 神經網絡的基本概念 291
    6.3.2 MATLAB中神經網絡工具箱Neural Network Toolbox的簡介 295
    6.3.3 MATLAB中神經網絡工具箱Neural Network Toolbox的應用工具 301
    6.3.4 MATLAB中神經網絡工具箱Neural Network Toolbox的Simulink
    模塊庫 305
    6.3.5 MATLAB中神經網絡工具箱Neural Network Toolbox的相關例程 306
    6.4 模糊控制在Matlab/Simulink中使用方法 307
    6.4.1 模糊控制的基本概念 307
    6.4.2 MATLAB中模糊邏輯工具箱Fuzzy Logic Toolbox的簡介 310
    6.4.3 MATLAB中模糊邏輯工具箱Fuzzy Logic Toolbox的應用工具 319
    6.4.4 MATLAB中模糊邏輯工具箱Fuzzy Logic Toolbox的Simulink模塊庫 323
    6.4.5 MATLAB中模糊邏輯工具箱Fuzzy Logic Toolbox的相關例程 323
    6.5 本章要點小結 325
    第7章 MATLAB在飛行器制導繫統設計分析中的應用 327
    7.1 精確制導武器導引律的設計分析 327
    7.1.1 精確制導武器各種導引律簡介 327
    7.1.2 精確制導武器制導繫統的設計與仿真驗證 330
    7.2 制導控制繫統中常用濾波處理的在MATLAB的實現方法 335
    7.2.1 MATLAB中的常用的信號濾波處理方法 335
    7.2.2 MATLAB中實現卡爾曼濾波的常用方法 346
    7.3 圖像尋的制導研究中的Matlab應用方法 356
    7.3.1 MATLAB中的圖像處理基礎 357
    7.3.2 MATLAB中的圖像增強處理方法 361
    7.3.3 MATLAB中的圖像復原處理方法 367
    7.3.4 MATLAB中的圖像分割及跟蹤處理方法 372
    7.3.5 MATLAB中開展圖像處理的例程 379
    7.4 雷達尋的制導研究中的MATLAB應用方法 384
    7.4.1 雷達制導繫統的相關基礎知識 385
    7.4.2 MATLAB的射頻工具箱RF Toolbox簡介 388
    7.4.3 MATLAB的相控陣繫統工具箱Phased Array System Toolbox簡介 399
    7.4.4 Simulink中SimRF模塊庫簡介 409
    7.5 本章要點小結 416
    第8章 MATLAB在飛行器制導控制繫統仿真驗證中的應用 418
    8.1 利用MATLAB開展蒙特卡羅數學仿真驗證 418
    8.1.1 蒙特卡羅仿真的概念 419
    8.1.2 制導控制繫統研制中蒙特卡羅仿真驗證 421
    8.2 常用的MATLAB模型解算速度提升方法 425
    8.2.1 制導控制繫統仿真計算中對模型運行速度的需求分析 425
    8.2.2 提升Simulink模型運行速度的常用方法 426
    8.2.3 MATLAB環境下單機多核並行計算實現方法 429
    8.2.4 MATLAB環境下機群分布式並行計算實現方法 432
    8.3 MATLAB在制導控制繫統半實物仿真中的應用 436
    8.3.1 半實物仿真試驗相關概念 436
    8.3.2 MATLAB在半實物仿真繫統中的應用 439
    8.5 本章要點小結 446
    第9章 MATLAB在試驗數據結果分析中的應用 447
    9.1 試驗數據分析中的基本概念 447
    9.1.1 誤差的概念和分類 447
    9.1.2 試驗數據的精確度與判斷 448
    9.1.3 試驗數

    前言
    制導控制繫統作為飛行器和精確制導武器的核心繫統,其性能直接影響飛行器和武器的戰術技術指標。隨著作戰模式的日趨多樣和戰場環境的日趨惡劣,制導控制繫統的設計面臨著作戰任務復雜多變、約束條件項目眾多、各種干擾日趨顯著、制導精度愈加精準和設計周期日漸縮短等諸多問題。
    制導控制繫統的研制過程大致分為繫統建模、設計、分析、數學仿真、性能測試、半實物仿真、實彈靶試等諸多設計步驟,需要不斷地對繫統和分繫統之間的性能參數進行綜合權衡,終纔能給出一個滿意的設計結果。同時,在制導控制繫統的設計中,涉及飛行力學、經典控制原理、現代控制、信號處理、濾波估計、圖像處理、射頻信號處理、試驗數據分析等諸多知識和專業領域,因此,飛行器制導控制繫統的研制是一個非常復雜的繫統化工程。
    MATLABMatlab作為當今世界科學研究和工程領域中廣泛使用的控制繫統設計工具,為設計者提供了繫統設計、繫統測試、繫統仿真、數據分析一體化的先進的繫統開發與設計環境。在飛行器制導控制繫統設計過程中,MATLABMatlab有著非常廣泛的應用,在方案論證、控制回路設計和制導回路詳細設計以及仿真驗證試驗等不同的研制階段中發揮了重要的作用。設計人員基於MATLABMatlab仿真評估,能夠做到邊設計、邊分析、邊試驗,大大提高了工程設計與型號研制的效率和質量。

    制導控制繫統作為飛行器和精確制導武器的核心繫統,其性能直接影響飛行器和武器的戰術技術指標。隨著作戰模式的日趨多樣和戰場環境的日趨惡劣,制導控制繫統的設計面臨著作戰任務復雜多變、約束條件項目眾多、各種干擾日趨顯著、制導精度愈加精準和設計周期日漸縮短等諸多問題。
    制導控制繫統的研制過程大致分為繫統建模、設計、分析、數學仿真、性能測試、半實物仿真、實彈靶試等諸多設計步驟,需要不斷地對繫統和分繫統之間的性能參數進行綜合權衡,終纔能給出一個滿意的設計結果。同時,在制導控制繫統的設計中,涉及飛行力學、經典控制原理、現代控制、信號處理、濾波估計、圖像處理、射頻信號處理、試驗數據分析等諸多知識和專業領域,因此,飛行器制導控制繫統的研制是一個非常復雜的繫統化工程。
    MATLABMatlab作為當今世界科學研究和工程領域中廣泛使用的控制繫統設計工具,為設計者提供了繫統設計、繫統測試、繫統仿真、數據分析一體化的先進的繫統開發與設計環境。在飛行器制導控制繫統設計過程中,MATLABMatlab有著非常廣泛的應用,在方案論證、控制回路設計和制導回路詳細設計以及仿真驗證試驗等不同的研制階段中發揮了重要的作用。設計人員基於MATLABMatlab仿真評估,能夠做到邊設計、邊分析、邊試驗,大大提高了工程設計與型號研制的效率和質量。
    目前,國內已經出版了眾多Matlab及其工具箱的書籍和教材,多數側重於介紹Matlab軟件在科學計算、控制繫統設計、圖像分析等方面的功能與應用,並且但是與工程實踐和具體應用結合的書籍較少。對於制導控制繫統設計中的Matlab應用方法,缺乏繫統的地、整體地的介紹,科研人員往往需要查閱多本書籍纔能找到適合適的內容。為了滿足制導控制繫統的專業需求,從實用性和普及與提高相結合的角度出發,編者在多年應用Matlab軟件教學和科研的基礎上,緊密結合制導控制繫統的設計流程,較為繫統地、全面地介紹了Matlab軟件及其相關功能。可使讀者方便、快捷地基於Matlab軟件完成繫統概念設計、方案設計、仿真驗證、數據分析的相關工作。本書注重工程應用,結合編者多年Matlab軟件的使用經驗,增加了相關模塊工程使用的內容,使讀者能夠結合具體型號研制階段 ,聯繫自己的工程實踐問題,盡快掌握所學的方法和技術。
    本書 
    內容緊密結合制導控制繫統的研制流程,首先介紹了MATLABMatlab的基本功能及其在科學計算中的應用;然後,介紹了如何利用MATLABMatlab中相關函數和工具完成線性控制繫統的設計和非線性模型的構建,並介紹了航空航天工具箱和現代控制工具箱的應用方法;接下來,介紹了MATLABMatlab在制導繫統設計中的應用方法,側重於信號濾波、圖像處理、射頻處理等內容;後,介紹了如何利用MATLABMatlab在制導控制繫統仿真驗證中的應用,重點介紹了蒙特卡羅仿真、仿真加速、和半實物仿真等工作的實現方法,以及如何利用MATLABMatlab開展試驗數據的統計分析。
    本書是編者在總結西北工業大學飛控所多位教師教學和科研工作基礎上,參考國內外相關文獻資料編寫完成的,在編寫過程中得到了研究所全體教師的大力支持和幫助。另外,研究所的萬士正、廉璞、羅詩雨、孫博、郭瑞生、胥錦程、徐亞寧等多位研究生參與了相關文獻資料的收集和文字校對工作,在此一並表示感謝。編者在編寫過程中,參考了多位學者的研究文獻以及網路網絡論壇資料,在此也向他們表示感謝。
    由於編者水平有限,疏漏和不當之處在所難免,懇請讀者與專家批評指正。


     


    編者於西北工業大學
    2020年1月



     
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